(57)【要約】【課題】リソグラフ装置はマスクテーブル（５）と、投影システム（３）と、駆動ユニット（２１）によって投影システム（３）に対して移動可能な基材テーブル（１）と、投影システム（３）に対する基材テーブル（１）の位置を測定する測定システム（３９）とを具える。【解決手段】駆動ユニット（２１）の静止部（１５７）はリソグラフ装置の機械フレーム（８５）に固定されており、測定システム（３９）の静止部（５１、５３、５５）は動的絶縁装置（９５）によって機械フレーム（８５）から動的に絶縁されるリソグラフ装置の基準フレーム（８９）に固定されている。このようにして、駆動ユニット（２１）の反力によって機械フレーム（８５）内に発生する振動が基準フレーム（８９）に伝わるのを防止し、測定システム（３９）の精度がこのような振動によって悪影響を受けないようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフ装置の位置決め装置にして、物品テーブル又はマスクテーブルの如きテーブルを移動させる駆動ユニットと、該テーブルの位置を測定する測定システムとを含み、該駆動ユニットは該位置決め位置の機械フレームに固定された静止部と、該テーブルに連結された移動部とを含み、該測定システムは該測定システムの静止部と、該静止部と協働するように該テーブルに固定された移動部とを含む位置決め装置において、
前記測定システムの静止部は前記位置決め装置に設けた基準フレームに固定され、該基準フレームは前記機械フレームから動的に絶縁されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記機械フレームは前記位置決め装置の唯一の機械フレームである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記機械フレームは前記基準フレームを支持する複数のダンパを備える、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
更に、物品テーブルとマスクテーブルとを含み、該物品テーブル及び該マスクテーブルの少なくとも一方はガイド上を移動可能であり、このガイドは少なくともＸ軸方向に平行に前記基準フレームに設けられている、請求項１から３までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記位置決め装置は電気的制御ユニットによって制御されて作動中に前記基準フレームに補正力を作用する力作動システムを備え、この補正力は該基準フレームの基準点のまわりの機械的モーメントを有していて、前記基準点のまわりで該物品テーブル上に作用する重力の機械的モーメントの値と等しい値を有するか、又は、前記基準点のまわりで該マスクテーブル上に作用する重力の機械的モーメントの値と等しい値を有しており、その方向は前記重力の機械的モーメントの方向とは反対方向である、請求項１から４までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
放射源と、マスクテーブルと、主軸を有する投影システムと、物品テーブルと、該主軸に対して少なくとも垂直な方向に該投影システムに対して該物品テーブル及び該マスクテーブルの少なくとも一方を移動させ、該テーブルを該投影システムに対して位置決めするようにした駆動ユニットと、該物品テーブル及び該マスクテーブルの少なくとも一方の該投影システムに対する位置を測定する測定システムと、該リソグラフ装置の機械フレームに固定された静止部と、協働するテーブルに連結された移動部とを含む駆動ユニットとを含み、該測定システムは、静止部に該静止部と協働するために該マスクテーブルに固定された移動部と、及び／又は、該測定システムは該測定システムの静止部と協働するために該物品テーブルに固定された移動部を含むリソグラフ装置において、
前記測定システムの静止部は、該リソグラフ装置に設けた基準フレームに固定され、該基準フレームは前記機械フレームから動的に絶縁されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記機械フレームは前記リソグラフ装置の唯一の機械フレームである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記機械フレームは前記基準フレームを支持する複数のダンパを備えている、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記投影システムは前記基準フレームに固定されている、請求項６から８までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記物品テーブル及び前記マスクテーブルの少なくとも一方はガイド上を移動可能であり、このガイドは前記主軸に垂直にリソグラフ装置に設けられ、且つ前記基準フレームに固定されている、請求項６から９までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記リソグラフ装置は、電気的制御ユニットによって制御されて作動中前記基準フレーム上に補正力を及ぼす力作動システムを備え、この補正力は、前記基準フレームの基準点のまわりに機械的モーメントを有しており、この機械的モーメントは、該基準点のまわりで該物品テーブル及び該マスクテーブルの少なくとも一方に作用する重力の機械的モーメントの値とほぼ等しい値を有し、その方向は重力の機械的モーメントとは反対方向である、請求項６から１０までのいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品テーブルと、この物品テーブル上に設置すべき物品を処理するサブシステムと、このサブシステムに対し相対的に物品テーブルを移動させる駆動ユニットと、サブシステムに対する相対的な物品テーブルの位置を測定する測定システムとを具える位置決め装置であって、駆動ユニットがこの位置決め装置の機械フレームに固定された静止部を具え、測定システムが静止部と、この静止部に協働するため物品テーブルに固定された移動部とを具える位置決め装置に関するものである。
更に、本発明は放射源と、マスクテーブルと、主軸を有する投影システムと、基材テーブルと、少なくともこの主軸に垂直な方向に投影システムに対し相対的に基材テーブルを移動させる駆動ユニットと、投影システムに対する基材テーブルの相対位置を測定する測定装置とを具えるリソグラフ装置であって、駆動ユニットがこのリソグラフ装置の機械フレームに固定された静止部を具え、測定システムが静止部と、この静止部に協働するため基材テーブルに固定された移動部とを具えるリソグラフ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヨーロッパ特許公告第0250031 号は頭書に記載した種類の位置決め装置を具える頭書に記載した種類のリソグラフ装置を開示している。この既知の位置決め装置の物品テーブルはこの既知の基材テーブルに相当しており、この既知の位置決め装置のサブシステムはこの既知のリソグラフ装置の投影システム、マスクテーブル、及び放射源を具えるサブシステムに相当している。この既知のリソグラフ装置は光学リソグラフ法によって集積半導体回路の製作に使用されている。この既知のリソグラフ装置の放射源は光源であり、投影システムは光学レンズシステムに相当しており、リソグラフ装置のマスクテーブル上に設置するマスクの集積半導体回路の部分パターンはリソグラフ装置の基材上に設置された半導体基材上にこの光学レンズシステムによって縮小して投影される。このような半導体基材は同一半導体回路を設ける非常に多くのフィールドを有する。半導体基材の個々のフィールドは連続して露光、即ち露出される。この目的のため、個々のフィールドの露出中、半導体基材はマスクと投影システムとに対し一定位置にあり、２つの連続する露出工程の間に、リソグラフ装置の駆動ユニットによって焦点合わせシステムに対する所定位置に半導体基材の次のフィールドをもたらす。異なるマスク、異なる部分パターンについてこのプロセスを多数回繰り返し、比較的複雑な集積半導体回路を製作することができる。このような集積半導体回路はミクロン以下の範囲の微細な寸法を有する。従って、連続するマスク上にある部分パターンはミクロン以下の範囲の相対的な精度で半導体基材の上記フィールド上に映像を結ばなければならない。それ故、半導体基材もミクロン以下の範囲の精度で、駆動ユニットによりマスクと投影システムに対し位置決めされなければならない。このような高い位置決め精度を達成するため、投影システムに対する基材テーブルの位置は上記の精度に対応する精度でリソグラフ装置の測定システムによって測定される必要がある。この目的のため、この既知のリソグラフ装置の測定装置はレーザ干渉システムを具えている。このレーザ干渉システムの移動部は基材テーブルに固定された鏡から成り、またレーザ干渉システムの静止部はこの既知のリソグラフ装置の機械フレームの４個の垂直支柱に取り付けられたガラス板に固定されたレーザ干渉計を具える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この既知のリソグラフ装置、及びそれに適用される既知の位置決め装置の欠点は機械フレームの機械的な振動や変形によって測定システムの精度が悪影響を受けることである。駆動ユニットの静止部は機械フレームに固定されているから、駆動ユニットによって基材テーブルに加えられる駆動力から発生する反力が駆動ユニットの静止部に加わり、その影響を受けて振動と変形とが発生する。これ等の振動と反力との結果、投影システムに対する測定システムの静止部の位置は正確に画成されない。特に、既知のリソグラフ装置、及び位置決め装置に使用されている通常の機械フレームの特性である自然周波数に相当する周波数を反力が有する時、機械フレームの振動は比較的大きい。このような状態下で、反力は機械フレームを共振させるから、たとえ駆動ユニットの静止部に作用する反力が比較的小さくとも、機械フレーム、及び測定システムの静止部を支持するガラス板に比較的強い機械的振動が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は上述の従来技術の欠点をできるだけ防止した頭書に記載した種類の位置決め装置、及びリソグラフ装置を得るにある。
この目的のため本発明位置決め装置は前記位置決め装置の機械フレームから動的に絶縁された基準フレームを前記位置決め装置に設け、前記測定システムの前記静止部をこの基準フレームに固定したことを特徴とする。
また本発明リソグラフ装置は前記リソグラフ装置の機械フレームから動的に絶縁された基準フレームを前記リソグラフ装置に設け、前記測定システムの静止部をこの基準フレームに固定したことを特徴とする。
【０００５】
基準フレームは機械フレームから動的に絶縁されているから、駆動ユニットの反力によって機械フレームに生ずる機械的振動は基準フレームに伝わらず、基準フレーム及びこの基準フレームに固定された測定システムの静止部は上記反力によって生ずる機械振動を免れる。従って、基準フレームは上記反力の比較的高い周波数成分による共振を起こすことを防止され、測定システムの静止部は位置決め装置のサブシステム、及び物品テーブルに対し、又はリソグラフ装置の投影システム、及び基材テーブルに対して精密に画成された基準位置を有する。このようにして、それぞれサブシステム、又は投影システムに対して物品テーブル、又は基材テーブルが測定される精度は、上記の機械的振動から生ずる測定システムの静止部の位置の不正確さによって悪影響を受けない。
本発明位置決め装置の特別な実施例は少なくともＸ方向に平行に前記物品テーブルを案内する案内部を前記基準フレームに固定して設けたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明リソグラフ装置の特別な実施例は前記投影システムの主軸に垂直に延在するよう前記基準フレームに固定された案内部を設け、前記基材テーブルをこの案内部上に移動させるよう構成したことを特徴とする。
位置決め装置、又はリソグラフ装置の駆動ユニットによって物品テーブル、又は基材テーブルに加わる駆動力が案内部にほぼ平行に指向しており、また、案内部と物品テーブル、又は基材テーブルとの間にほぼ機械的摩擦が無ければ、駆動力は物品テーブル、又は基材テーブルの加速、又は減速のために純粋に使用され、駆動力から生ずる反力が案内部上の物品テーブル、又は基材テーブルに作用しない。例えば流体静力学軸受による案内部に沿って、物品テーブル、又は基材テーブルが案内される時、案内部と物品テーブル、又は基材テーブルとの間にほぼ機械的摩擦は存在しない。位置決め装置、及びリソグラフ装置のこの特別な実施例では、案内部を基準フレームに固定するから、駆動ユニットの反力による機械的振動、又は変形は案内部に生じない。案内部が上記反力から生ずる機械的振動から免れている事実は、物品テーブル、又は基材テーブルを支持する案内部内に機械的振動がないことに起因して位置決め精度、及び位置決めに必要な時間が改善されるだけでなく、物品テーブル、又は基材テーブルの位置決め中に駆動ユニットの駆動力の周波数が比較的高くても許容されるようになるため必要な時間が一層短縮される。
【０００７】
本発明位置決め装置の特別な実施例は電気制御ユニットによって制御され、作動中に前記基準フレームに補正力を作用させる力アクチュエータシステムを位置決め装置に設け、前記補正力が有する前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントの値が、前記物品テーブルに作用する重力の前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントの値に等しく、方向が反対であることを特徴とする。
本発明リソグラフ装置の特別な実施例は電気制御ユニットによって制御され、作動中に前記基準フレームに補正力を作用させる力アクチュエータシステムをリソグラフ装置に設け、前記補正力が有する前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントの値が、前記物品テーブルに作用する重力の前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントの値に等しく、方向が反対であることを特徴とする。
【０００８】
位置決め装置の物品テーブル、及びリソグラフ装置の基材テーブルを基準フレームに固定された案内部上に静止させ、これにより物品テーブル、及び基材テーブル上に作用する重力によって決定される支持力を物品テーブル、及び基材テーブルによって案内部、及び基準フレームにそれぞれ作用させる。物品テーブル、又は基材テーブルが移動する時、案内部上の上記支持力の着力点も基準フレームに対して移動する。上記の力アクチュエータシステムの使用によって、物品テーブル、又は基材テーブル、及び上記の着力点の基準フレームに対する比較的大きな、又は迅速な移動に起因して基準フレームが振動又は揺動するのを防止する。制御ユニットは基準フレームに対する物品テーブル、又は基材テーブルの位置の関数として力アクチュエータシステムの補正力を制御する。この補正力に起因して、この移動可能な物品テーブル、又は基材テーブルは、基準フレームに対して一定位置を有するいわゆる仮想重心を有する。従って、位置決め装置、及びリソグラフ装置のこの特別な実施例では、基準フレーム、及び測定システムは駆動ユニットの反力に起因する機械的振動と変形とから免れるだけでなく、基準フレームにそれぞれ対する物品テーブル、及び基材テーブルの実際の重心の移動に起因する機械的振動と変形とからも免れることができる。このようにして、位置決め装置、及びリソグラフ装置の位置決め精度と、物品テーブルと基材テーブルとをそれぞれ希望する目標位置に移動させるのに要する時間とを更に改善することができる。
【０００９】
本発明リソグラフ装置の他の実施例は前記主軸に垂直な走査方向に前記投影システムに対し前記マスクテーブルを移動させる別個の駆動ユニットを前記リソグラフ装置に設け、前記機械フレームに固定された静止部を前記別個の駆動ユニットに設け、少なくとも前記走査方向に平行に前記投影システムに対し前記基材テーブルを移動可能にし、更に前記測定システムには前記基準フレームに固定された別個の静止部と、前記投影システムに対する前記マスクテーブルの位置を測定するため、又は前記基材テーブルに対する前記マスクテーブルの位置を測定するため前記測定システムの前記別個の静止部に協働させるよう前記マスクテーブルに固定された別個の移動部とを設けたことを特徴とする。本発明リソグラフ装置のこの実施例では、半導体基材の単一フィールドの露出中は、製作される半導体基材はマスクと投影システムとに対し一定位置にないが、代わりに、露出中、半導体基材、及びマスクはそれぞれ駆動ユニット、及び別個の駆動ユニットによって走査方向に平行に投影システムに対し同期して移動する。このようにして、マスク上にあるパターンは走査方向に平行に走査され、半導体基材上に同期して映像となる。このようにして、投影システムによって半導体基材上に映像を結ぶマスクの最大表面積が投影システムの孔の寸法によって受ける制約が少なくて済む。製作すべき集積半導体回路の微細な寸法はミクロン以下の範囲にあるから、露出中、半導体基材、及びマスクも投影システムに対しミクロン以下の範囲の精度で移動しなければならない。半導体回路の製作のために必要な時間を減らすため、露出中、半導体基材、及びマスクは比較的高速で相互に更に動き、位置決めしなければならない。マスク上にあるパターンは半導体基材上に縮小されて映像を結ぶから、マスクが移動する速度、及び距離は半導体基材が移動する速度、及び距離より大きく、両者の速度の比、及び距離の比は共に投影システムの縮小率に等しい。リソグラフ装置のこの実施例では、基材テーブルに固定された測定システムの移動部に協働する測定装置の静止部、及びマスクテーブルに固定された測定システムの他の移動部に協働する測定装置の他の静止部は共に基準フレームに固定されているから、測定システムの両方の静止部と他の静止部とは基材テーブルの駆動ユニットの反力と、マスクテーブルの別個の駆動ユニットの比較的大きな反力とによって生ずる機械的振動から免れる。このようにして、測定システムの静止部、及び他の静止部は相互に正確に明確にされた位置と、投影システム、基材テーブル、及びマスクテーブルに対し正確に明確にされた基準位置を有する。従って、投影システムに対して基材テーブル、及びマスクテーブルの位置が測定される精度、又は基材テーブルに対してマスクテーブルの位置が測定される精度は測定システムの静止部、及び他の静止部の位置の不正確さによって悪影響を受けない。
【００１０】
移動可能な基材テーブル、移動可能なマスクテーブル、及び投影システムに対する基材テーブルの位置、及びマスクテーブルの位置を測定するレーザ干渉システムを有するリソグラフ装置は米国特許第5194893 号から既知である。しかし、この米国特許第5194893 号はレーザ干渉計システムの静止部をどのようにして既知のリソグラフ装置のフレームに固定するかを開示していない。
【００１１】
本発明リソグラフ装置の更に他の実施例は前記走査方向に平行に延在する第１案内部上に前記マスクテーブルを移動可能にすると共に、前記主軸に垂直に延在する第２案内部上に前記基材テーブルを移動可能にし、前記第１案内部と第２案内部とを前記基準フレームに固定したことを特徴とする。駆動ユニット、及び他の駆動ユニットによって基材テーブル、及びマスクテーブルに作用する駆動力が第１案内部、及び第２案内部にそれぞれほぼ平行に指向しており、更に、第１案内部と基材テーブルとの間、及び第２案内部とマスクテーブルとの間にほぼ機械的摩擦がないとすると、駆動力は基材テーブル、及びマスクテーブルを加速し、又は減速するために純粋に使用され、上記駆動力から生ずる反力は基材テーブル、及びマスクテーブルによって第１案内部、及び第２案内部に作用しない。例えば流体静力学軸受によって案内部に沿いテーブルが案内される時は、案内部とテーブルとの間にはほぼ機械的摩擦は存在しない。リソグラフ装置のこの実施例では、第１案内部、及び第２案内部を基準フレームに固定するから、駆動ユニット、及び他の駆動ユニットの反力に起因する機械的振動、又は変形は案内部に生じない。案内部が上記反力に起因する機械的振動を免れていることは、案内部内に機械的振動が無いことによって基材テーブル、及びマスクテーブルの位置決め精度が向上するだけでなく、基材テーブル、及びマスクテーブルの走査移動中に、駆動ユニットと他のユニットとの比較的高い周波数、及び高い値の駆動力を使用することが許されるから、位置決め精度が更に向上し、テーブルの走査速度も増大する。
【００１２】
本発明リソグラフ装置の特殊な実施例は電気制御ユニットによって制御され、作動中に前記基準フレームに補正力を作用させる力アクチュエータシステムをリソグラフ装置に設け、前記補正力が有する前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントの値が、前記基材テーブルに作用する重力の前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントと、前記マスクテーブルに作用する重力の前記基準フレームの基準点の周りの機械的モーメントとの和の値に等しく、方向が反対であることを特徴とする。基準フレームに固定された第１案内部と第２案内部とにそれぞれ基材テーブルとマスクテーブルとを静止させ、これにより基材テーブル、及びマスクテーブルに作用する重力によって決定される支持力を基材テーブル、及びマスクテーブルによって第１案内部、及び第２案内部にそれぞれ作用させる。基材テーブルとマスクテーブルとを移動させる時、案内部上の上記支持力の着力点も基準フレームに対し移動する。上記力アクチュエータシステムを使用すれば、基準フレームに対する基材テーブル、及びマスクテーブルの比較的大きな、又は迅速な移動に起因して基準フレームが振動し、又は揺動するのを防止する。制御ユニットは基準フレームに対する基材テーブルの位置、及びマスクテーブルの位置の関数として力アクチュエータシステムの補正力を制御する。上記の補正力により、移動可能な基材テーブル、及びマスクテーブルは基準フレームに対して一定位置を有するいわゆる仮想重心を有する。従って、リソグラフ装置のこの特別な実施例では、基準フレーム、及び測定システムは駆動ユニット、及び別個のユニットの反力によって生ずる機械的振動、及び変形を免れるだけでなく、基準フレームに対する基材テーブル、及びマスクテーブルの実際の重心の移動によって生ずる機械的振動、及び変形からも免れている。このようにして駆動ユニットの位置決め精度は更に向上する。
【００１３】
本発明位置決め装置の特殊な実施例はサブシステムを基準フレームに固定したことを特徴とする。
本発明リソグラフ装置の特殊な実施例は投影システムを基準フレームに固定したことを特徴とする。
位置決め装置、及びリソグラフ装置のこれ等特殊な実施例では、それぞれサブシステム、及び投影システム、及び静止部、又は測定システムの一部を支持する基準フレームは共に剛強ユニットを構成しており、このユニットは駆動ユニットの反力から生ずる機械的振動、及び変形を免れている。その結果、サブシステムと投影システムとにそれぞれ対する測定システムの静止部、又は一部の位置は特に良好に明確にされ、物品テーブルと基材テーブルとの位置、及びサブシステムと投影システムとに対するマスクテーブルの位置を非常に正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１、図２、及び図３に示す本発明リソグラフ装置は光学リソグラフ法によって集積半導体回路の製作に使用される。図２に線図的に示すように、このリソグラフ装置は順次Ｚ方法に平行な方向に見て、基材テーブル１、投影システム３、マスクテーブル５、及び放射源７を有する。図１、図２、及び図３に示すリソグラフ装置は光学リソグラフ装置であり、放射源７は光源９、ダイアフラム１１、及び鏡１３、１５を有する。基材テーブル１はＺ方向に垂直な支持面１７を具え、この支持面１７上に半導体基材１９を設置することができ、Ｘ方向（Ｚ方向に垂直）に平行に、またＹ方向（Ｘ方向、及びＺ方向に垂直）に平行に、投影システム３に対し相対的に、この支持面１７はリソグラフ装置の駆動ユニット２１によって移動可能である。投影システム３は映像システムであって、光学レンズ系２３を具え、この光学レンズ系はＺ方向に平行な主光学軸２５を有し、例えば４、又は５の光学縮小率を有する。マスクテーブル５はＺ方向に垂直な支持面２７を有し、この支持面２７上にマスク２９を置くことができ、このマスクテーブル５はリソグラフ装置の他の駆動ユニット３１によって投影システム３に対し相対的にＸ方向に平行に移動することができる。マスク２９は集積半導体回路のパターン、又は部分パターンを有する。作動中、光源９から発生した光ビーム３３はダイアフラム１１と鏡１３、１５を経てマスク２９に通り、投影システム３によって半導体基材１９上に投影する。マスク２９上にあるパターンは縮小した大きさで半導体基材１９上に映像となる。半導体基材１９は非常に多くの個々のフィールド３５を有し、これ等フィールド上に同一の半導体回路を設ける。この目的のため、マスク２９を通して半導体基材１９のフィールド３５を連続的に露光、即ち露出する。即ち駆動ユニット２１によってＸ方向、及び／又はＹ方向に平行に基材テーブル１を動かし、個々のフィールド３５を露出する度に、次のフィールド３５を投影システム３に対し位置決めする。このプロセスを多数回繰り返し、その各回毎に異なるマスクを使用し、層付き構造の比較的複雑な集積半導体回路を製作する。
【００１５】
図２が示すように、半導体基材１９の個々のフィールド３５を露出中、Ｘ方向に平行に、即ち走査方向に平行に、半導体基材１９とマスク２９とを投影システム３に対し相対的に駆動ユニット２１、３１によって同期させて移動させる。従って、マスク２９上にあるパターンは走査方向に平行に走査され、半導体基材１９上に同期して映像を形成する。このようにして、図２に明らかなように、投影システム３によって半導体基材１９上に映像となるＹ方向に平方な方向のマスク２９の最大幅Ｂは、図２に線図的に示された投影システム３の孔３７の直径Ｄによって制限される。投影システム３によって半導体基材１９上に映像となることができるマスク２９の許容できる長さＬは上記直径Ｄより大きい。いわゆる「ステップ・アンド・スキャン」原理に従うこの映像法では、投影システム３によって半導体基材１９上に映像となり得るマスク２９の最大表面積は投影システム３の孔３７の直径Ｄによって制限されるが、その制限の程度はいわゆる「ステップ・アンド・レピート」原理に従う従来の映像法におけるより少ない。この従来の映像法は例えばヨーロッパ特許公開第0250031 号から既知のリソグラフ装置に使用されており、半導体基材を露出中、マスクと半導体基材とは投影システムに対し相対的な一定位置にある。マスク２９上にあるパターンは縮小されて半導体基材９上に映像となるから、マスク２９の長さＬと幅Ｂとは半導体基材１９上のフィールド３５の対応する長さＬ′と幅Ｂ′とより大きく、長さＬとＬ′との間、及び幅ＢとＢ′との間の比は投影システム３の光学縮小率に等しい。また、その結果、露出中、マスク２９が移動する距離と、露出中、半導体基材１９が移動する距離との比、及び露出中、マスク２９が移動する速度と、露出中、半導体基材１９が移動する速度との比は共に投影システム３の光学縮小率に等しい。図２に示すリソグラフ装置においては、露出中、半導体基材１９とマスク２９とが移動する方向は相互に反対方向である。しかし、マスクのパターンの映像が反転して投影しない異なる投影システムをリソグラフ装置が有する場合には、半導体基材１９とマスク２９とが移動する方向は同一方向になる。
【００１６】
このリソグラフ装置によって製造すべき集積半導体回路はミクロン以下の範囲の微細な寸法の構造を有する。半導体基材は多数の異なるマスクを通じて連続して露出されるから、マスク上にあるパターンはこれもミクロン以下の範囲、場合によりナノメートルの範囲の精度で相互に相対的に半導体基材１９上に映像を結ぶ必要がある。従って、半導体基材１９の露出中、半導体１９とマスク２９とはこのような精度で投影システム３に対し相対的に移動しなければならず、駆動ユニット２１、３１の位置決め精度に比較的高い精度が要求される。
【００１７】
図２に線図的に示すように、投影システムに対する基材テーブル１の位置を測定し、投影システムに対するマスクテーブル５の位置を測定するための測定システム３９をリソグラフ装置に設ける。この測定システム３９はリソグラフ装置の位置制御システム（図示せず）に協働し、駆動ユニット２１、３１を制御する。図２に線図的に示す既知の通常のレーザ干渉計システム４１を測定システム３９に設ける。レーザ干渉計システム４１は基材テーブル１に取り付けられた移動部４３、４５を具え、移動部４３はＹ方向に垂直に延びる基材テーブル１の第１反射側壁４７を具え、移動部４５はＸ方向に垂直に延びる基材テーブル１の第２反射側壁４９を具える。更にレーザ干渉計システム４１は図２に線図的にのみ示す静止部５１、５３、５５を具える。静止部５１は投影システム３に対する基材テーブル１のＸ位置を測定するため移動部４５に協働するレーザ干渉計５７を具え、静止部５３、５５は投影システム３に対する基材テーブル１のＹ位置と、Ｚ方向に平行に指向する回転軸線の周りの基材テーブル１の回転角θとを測定するため移動部４３に協働するレーザ干渉計５９、６１をそれぞれ具える。図２が更に示すように、レーザ干渉計システム４１はマスクテーブル５に固定された移動部６３、６５と、Ｙ方向に垂直に延びるマスクテーブル５の第１反射側壁６７を有する他の移動部６３と、Ｘ方向に垂直に延びるマスクテーブル５の第２反射側壁６９を有する移動部６５とを具える。レーザ干渉計システム４１は図２に線図的にのみ示す他の静止部７１、７３、７５を具える。静止部７１は投影システム３に対するマスクテーブル５のＸ位置を測定する移動部に協働するレーザ干渉計７７を具え、静止部７３、７５は投影システム３に対するマスクテーブル５のＹ位置と、Ｚ方向に平行に指向する回転軸線の周りのマスクテーブル５の回転角θ′とを測定するため移動部６３に協働するレーザ干渉計７９、８１をそれぞれ具える。
【００１８】
図１、及び図３が示すように、ベース８３は機械フレーム８５の一部を形成しており、機械フレーム８５に属している垂直な比較的剛強な支柱８７をベース８３に固定する。更に、リソグラフ装置は三角形の比較的剛強な金属主板９１を有する基準フレーム８９を具える。この金属主板９１は投影システム３の光学主軸２５に対し横方向に延在し、図１には図示しないが光を通過させる中心開口を有する。主板９１は３個の隅角部９３を有し、ベース８３に固定された後に説明する動的絶縁装置９５上にこれ等隅角部を静止させる。図１、及び図３では主板９１の隅角部９３の２個のみと、動的絶縁装置９５の２個のみを示すが、３個の全部の動的絶縁装置９５を図４、及び図５に示す。投影システム３の下部付近に取付けリング９７を設け、このリングにより投影システム３を主板９１に固定する。基準フレーム８９も主板９１に固定された垂直な比較的剛強な金属支柱９９を有する。更に、投影システム３の上部に近く、マスクテーブル５用の支持部材１０１を設ける。この支持部材１０１も基準フレーム８９に属しており、基準フレーム８９の主柱９９に固定されており、これについては以下に説明する。基準フレーム８９に属するものとして、それぞれ３個の隅角部９３に隣接して主板９１の下側に固定された３個の垂直懸垂板１０３を設ける。図１、及び図３では２個の懸垂板１０３の一部のみを示し、図４、及び図５では３個の全部の懸垂板１０３を示す。図５に示すように、基準フレーム８９に属している基材テーブル１用の水平支持板１０５を３個の懸垂板１０３に固定する。図１には支持板１０５は見えないが、図４には一部が見えている。
【００１９】
基準フレーム８９はリソグラフ装置の主要構成部分、即ち基材テーブル１、投影システム３、及びマスクテーブル５を垂直なＺ方向に平行な方向に支持していることは明らかである。以下に更に説明するように、動的絶縁装置９５は比較的機械的剛性が小さい。それにより、例えば床の振動のようなベース８３内にある機械的振動をこの動的絶縁装置９５を介して基準フレーム８９内に伝えない。その結果、駆動ユニット２１、３１はベース８３内にある機械的振動によって悪影響を受けない位置決め精度を有する。機械フレーム８５の機能を以下に一層詳細に説明する。
【００２０】
図１、及び図６が示すように、マスクテーブル５はブロック１０７を具え、その上に上記支持面２７がある。基準フレーム８９に属するマスクテーブル５の支持部材１０１は図６に示す中心光通過開口１０９と、２個の平坦案内部１１１とを有する。この平坦案内部１１１はＸ方向に平行に延び、Ｚ方向に垂直な共通平面内にある。マスクテーブル５のブロック１０７を空気静力学軸受（図示せず）によって多数の運動の自由度により支持部材１０１の平坦案内部１１１上に案内する。これ等の運動の自由度はＸ方向に平行な運動の自由度、Ｙ方向に平行な運動の自由度、及びＺ方向に平行に指向するマスクテーブル５の回転軸線１１３の周りの回転の自由度である。
【００２１】
更に図１、及び図６に示すように、マスクテーブル５を移動させる駆動ユニット３１は第１リニアモータ１１５と第２リニアモータ１１７とを有する。既知の通常のものである第２リニアモータ１１７は機械フレーム８５の支柱８７に固定された静止部１１９を有する。駆動ユニット３１の静止部１１９はＸ方向に平行に延びる案内部１２１を有し、この案内部に沿って第２リニアモータ１１７の移動部１２３が移動可能である。この移動部１２３はＹ方向に平行に延びる連結アーム１２５を具え、第１リニアモータ１１５の電気コイルホルダ１２７をこの連結アーム１２５に固定する。第１リニアモータ１１５の永久磁石ホルダ１２９をマスクテーブル５のブロック１０７に固定する。第１リニアモータ１１５はヨーロッパ特許公告第0421527 号から既知のもので第１Ｘモータ１３１、第２Ｘモータ１３３、第３Ｘモータ１３５、第４Ｘモータ１３７、及びＹモータ１３９を有する。マスクテーブル５はＸモータ１３１、１３３、１３５、１３７によってＸ方向に平行に移動可能であり、回転軸線１１３の周りに回転可能であり、マスクテーブル５はＹモータ１３９によりＹ方向に平行に移動可能である。
【００２２】
半導体基材１９を露出中、マスクテーブル５はＸ方向に平行に投影システム３に対し相対的に比較的大きな距離を高い位置決め精度で移動しなければならない。これを達成するため、第１リニアモータ１１５のコイルホルダ１２７をＸ方向に平行に第２リニアモータ１１７によって移動させ、第１リニアモータ１１５のＸモータ１３１、１３３、１３５、１３７の適切なローレンツ力によって第２リニアモータ１１７の移動部１２３に対し相対的にマスクテーブル５を随伴させ、これにより第２リニアモータ１１７によりマスクテーブル５の希望する移動を達成する。投影システム３に対するマスクテーブル５の上述の希望する移動は、マスクテーブル５の移動中、リソグラフ装置の位置制御システムによってＸモータ１３１、１３３、１３５、１３７のローレンツ力を制御して、達成することができ、投影システム３に対するマスクテーブル５の位置は位置制御システムに協働するレーザ干渉計システム４１のレーザ干渉計７７、７９、８１により測定する。半導体基材１９の露出中、第１リニアモータ１１５はＸ方向に平行なマスクテーブル５の移動を制御するだけでなく、Ｙ方向に平行な方向のマスクテーブル５の位置と、回転軸線１１３の周りのマスクテーブル５の回転角とを制御する。マスクテーブル５はＹ方向に平行に位置することができ、第１リニアモータ１１５によって回転軸線１１３の周りに回転するから、マスクテーブル５の移動はＸ方向に対して平行度を有しており、この平行度は第１リニアモータ１１５の位置決め精度によって決定される。従って、Ｘ方向に対する第２リニアモータ１１７の案内部１２１の平行度からのずれはＹ方向に平行なマスクテーブル５の移動を通じて補正される。マスクテーブル５の希望する移動は第２リニアモータ１１７のみによってほぼ達成する必要があり、しかもＸ方向に対する案内部１２１の平行度には特に高い精度は要求されないから、比較的簡単な通常の一元リニアモータを第２リニアモータ１１７として使用でき、これにより、比較的長い距離にわたり、比較的低い精度でマスクテーブル５は移動可能である。第１リニアモータ１１５によって第２リニアモータ１１７の移動部１２３に対してマスクテーブル５を比較的僅かな距離にわたり移動させて、マスクテーブル５の移動の希望する精度が達成される。第２リニアモータ１１７の移動部１２３に対してマスクテーブル５が移動する距離は僅かなものに過ぎないから、第１リニアモータ１１５は比較的小さい寸法である。それ故、第１リニアモータ１１５の電気コイル内の電気抵抗損失は最小となる。
【００２３】
上述したように、第２リニアモータ１１７の静止部１１９はリソグラフ装置の機械フレーム８５に固定されている。これにより、移動部１２３に作用する第２リニアモータ１１７の駆動力から発生し、第２リニアモータ１１７の移動部１２３によって静止部１１９に作用する反力は機械フレーム８５に伝導する。更に、第１リニアモータ１１５のコイルホルダ１２７は第２リニアモータ１１７の移動部１２３に固定されているから、マスクテーブル５に作用する第１リニアモータ１１５のローレンツ力から発生し、マスクテーブル５によって移動部１２３に作用する反力も第２リニアモータ１１７の移動部１２３と静止部１１９とを通じて機械フレーム８５に伝導する。従って、作動中、他の駆動ユニット３１によってマスクテーブル５に作用する駆動力から発生し、マスクテーブル５によって他の駆動ユニット３１に作用する反力は機械フレーム８５に専ら導入される。上述の反力は、第２リニアモータ１１７の比較的大きな移動から生ずる低周波の成分と、希望する位置決め精度を達成するため第１リニアモータ１１５によって遂行される比較的僅かな移動から生ずる高周波成分とを有する。機械フレーム８５は比較的剛強で、無垢のベース８３上に設置されているから、機械フレーム８５内の反力の低周波成分によって引き起こされる機械的振動は無視し得る程小さい。反力の高周波成分は小さい値を有するが、通常、この成分は、使用される機械フレーム８５のような形式のフレームの共振周波数特性に匹敵する周波数を有する。その結果、この反力の高周波成分は機械フレーム内に無視できない程の高周波機械振動を発生させる。機械フレーム８５は基準フレーム８９から動的に絶縁されている。即ち、機械フレーム８５内にある例えば１０Ｈｚのような或る限界値を越える周波数を有する機械的振動は基準フレーム８９内に伝導されない。これは基準フレーム８９は専ら低周波動的絶縁装置を介して機械フレームに結合しているからである。これにより、駆動ユニット３１の反力によって機械フレーム８５内に引き起こされる高周波機械振動は上述の床の振動と同様、基準フレーム８５に伝導されない。支持部材１０１の平坦案内部１１１がＺ方向に対し垂直に延在し、駆動ユニット３１によってマスクテーブル５に作用する駆動力もＺ方向に対し垂直に指向しているから、上記駆動力は平坦案内部１１１に対しほぼ平行に指向している。ブロック１０７に設けた空気静力学軸受によって案内部１１１上をマスクテーブル５が案内されるから、案内部１１１とブロック１０７との間には機械的摩擦が実質的に存在しない。その結果、案内部１１１に対し平行に指向する駆動ユニット３１の駆動力はマスクテーブルを加速し、減速するために純粋に使用され、上記駆動力から発生する反力がマスクテーブル５によって案内部１１１や基準フレーム８９に直接作用することはない。更に、機械フレーム８５内にある機械的振動は第２リニアモータ１１７の静止部１１９と移動部１２３とを通じて基準フレーム８９に伝導することはない。これは、上述したところから明らかなように、第１リニアモータ１１５の電気コイルシステム、及び磁石システムのロレンツ力によって専らマスクテーブル５は第２リニアモータ１１７の移動部１２３に結合しており、しかもマスクテーブル５はロレンツ力と関係がない第２リニアモータ１１７の移動部１２３から物理的に分離しているからである。上述したところは、駆動ユニット３１の駆動力や反力によって引き起こされる機械的振動や変形から基準フレーム８９は実質的に分離していることを示している。その利点を以下に更に説明する。
【００２４】
図４、及び図５が示すように、基材テーブル１は上記支持面１７を有するブロック１４１と、空気静力学軸受を設けた空気静力学的に支持される脚部１４３とを具える。基材テーブル１は花崗岩支持体１４７の上面１４５によって形成された平坦案内部上を空気静力学的に支持された脚部１４３によって案内される。上記上面１４５はＺ方向に対し垂直に延在しており、上記花崗岩支持体１４７は基準フレーム８９の支持板１０５上に設けられている。基材テーブル１はＸ方向に平行な運動の自由度と、Ｙ方向に平行な運動の自由度と、Ｚ方向に平行に指向する基材テーブルの回転軸線１４９の周りの回転の自由度とを有する。
【００２５】
図１、図４、及び図５に更に示すように、基材テーブル１の駆動ユニット２１は第１リニアモータ１５１、第２リニアモータ１５３、及び第３リニアモータ１５５を具える。駆動ユニット２１の第２リニアモータ１５３、及び第３リニアモータ１５５は他の駆動ユニット３１の第２リニアモータ１１７と同一種類である。第２リニアモータ１５３は機械フレーム８５に属するベース８３に固定されているアーム１５９に固定された静止部１５７を有する。静止部１５７はＹ方向に平行に延在する案内部１６１を具え、この案内部１６１に沿って第２リニアモータ１５３の移動部１６３が移動可能である。第３リニアモータ１５５の静止部１６５を第２リニアモータ１５３の移動部１６３上に配置し、Ｘ方向に対し平行に延びる案内部１６７を静止部１６５に設け、第３リニアモータ１５５の移動部１６９をこの案内部１６７に沿って移動可能にする。図５に示すように、第３リニアモータ１５５の移動部１６９は連結片１７１を具え、第１リニアモータ１５１の電気コイルホルダ１７３をこの連結片１７１に固定する。駆動ユニット２１の第１リニアモータ１５１は他の駆動ユニット３１の第１リニアモータ１１５と同様、ヨーロッパ特許公告第0421527 号から既知のものである。他の駆動ユニット３１の第１リニアモータ１１５は詳細に説明してあるので駆動ユニット２１の第１リニアモータ１５１の詳細な説明は省略する。作動中、Ｚ方向に垂直なロレンツ力のみによって第３リニアモータ１５５の移動部１６９に基材テーブル１が結合されていることに注目すれば十分である。しかし、駆動ユニット２１の第１リニアモータ１５１と他の駆動ユニット３１の第１リニアモータ１１５との間の相違は駆動ユニット２１の第１リニアモータ１５１は定格出力が同等のＸモータとＹモータとを具えているのに対し、他の駆動ユニット３１の第１リニアモータ１１５の単一Ｙモータ１３９はＸモータ１３１、１３３、１３５、１３７の定格出力に比較し相対的に低い定格出力を有する。このことは、基材テーブル１は第１リニアモータ１５１によって比較的大きな距離をＸ方向に平行に移動するだけでなく、Ｙ方向にも平行に移動することを意味する。更に、基材テーブル１は第１リニアモータ１５１によって回転軸線１４９の周りに回転可能である。
【００２６】
半導体基材１９を露出している間、基材テーブル１はＸ方向に平行に高い位置決め精度で投影システム３に対し移動すべきであり、一方、半導体基材１９の次のフィールド３５を露出のため投影システム３に対して所定位置に位置させた時、基材テーブル１はＸ方向、及び／又はＹ方向に移動すべきである。基材テーブル１をＸ方向に平行に移動させるため、第１リニアモータ１５１のコイルホルダ１７３を第３リニアモータ１５５によってＸ方向に平行に移動させ、基材テーブル１を第３リニアモータの移動部１６９に対し相対的に第１リニアモータ１５１の適切なロレンツ力によって動かし、これにより基材テーブル１の希望する移動を第３リニアモータ１５５によってほぼ達成する。同様に、コイルホルダ１７３を第２リニアモータ１５３によってＹ方向に平行に移動させ、基材テーブル１を第１リニアモータ１５１の適切なロレンツ力によって第３リニアモータ１５５の移動部１６９に対し相対的に移動させて、Ｙ方向に平行な基材テーブル１の希望する移動を達成する。Ｘ方向、又はＹ方向に平行な基材テーブル１の上記の希望する移動は基材テーブル１の移動中、上述のリソグラフ装置の位置決め制御システムによって制御される第１リニアモータ１５１のロレンツ力により達成され、投影システム３に対する基材テーブル１の位置は上記位置決め制御システムに協働するレーザ干渉計システム４１のレーザ干渉計５７、５９、６１によって測定される。基材テーブル１の希望する移動は第２リニアモータ１５３、及び第３リニアモータ１５５によってのみほぼ達成する必要があり、従って第２リニアモータ１５３、及び第３リニアモータ１５５の位置決め精度に特に高い精度要求が課されないから、第２リニアモータ１５３、及び第３リニアモータ１５５は、他の駆動ユニット３１の第２リニアモータ１１７におけるように、Ｙ方向、及びＸ方向に平行に比較的大きな距離にわたり、比較的低い精度で、基材テーブル１を移動させることができる比較的簡単な、通常の、一元リニアモータである。基材テーブル１の移動の希望する精度は、第１リニアモータ１５１によって第３リニアモータ１５５の移動部１６９に対して相対的に、比較的僅かな距離だけ基材テーブル１を移動させることによって達成される。
【００２７】
基材テーブル１の駆動ユニット２１がマスクテーブル５の駆動ユニット３１に類似する種類のものであり、駆動ユニット２１の第２リニアモータ１５３の静止部１５７が、他の駆動ユニット３１の第２リニアモータ１１７の固定部１１９と同様に、リソグラフ装置の機械フレーム８５に固定されているから、作動中、駆動ユニット２１によって基材テーブル１に作用する駆動力から生じ、基材テーブル１によって駆動ユニット２１に作用する反力は専ら機械フレーム８５に伝導される。このことにより、駆動ユニット２１の反力、及び他の駆動ユニット３１の反力が機械フレーム８５内に機械的振動を発生させるが、この振動は基準フレーム８９内に伝わらない。基材テーブル１を案内する花崗岩支持体４７の上面１４５はＺ方向に垂直に延びており、駆動ユニット２１によって基材テーブル１上に作用する駆動力もＺ方向に垂直に指向しているから、上記駆動力は上面１４５に対しほぼ平行に指向する。基材テーブル１は空気静力学的に支持される脚部１４３によって上面１４５上を案内されるから、上面４５と脚部１４３との間には実質的に機械的摩擦は存在しない。その結果、上面１４５に対し平行に指向する駆動ユニット２１の駆動力は基材テーブル１を加速し、又は減速するために純粋に使用され、上記駆動力から発生する反力が基材テーブル１によって上面１４５と基準フレーム８９とに直接作用することはない。
【００２８】
上述したように、半導体基材１９を支持する基材テーブル１、及びマスク２９を支持するマスクテーブル５を、半導体基材１９の露出中、投影システム３に対し相対的に、ミクロン以下の範囲の精度で同期して移動させる必要がある。このような位置決め精度を得るため、投影システム３に対する基材テーブル１とマスクテーブル５との位置は半導体基材１９の露出中、ミクロン以下の範囲の精度で、又はナノメートルの範囲内にすらある非常に高い精度で、測定システム３９によって測定される必要がある。上述したように、投影システム３に対する基材テーブル１の位置は測定システム３９の静止部５１、５３、５５、及び移動部４３、４５によって測定されると共に、投影システム３に対するマスクテーブル５の位置は測定システム３９の他の静止部７１、７３、７５、及び他の移動部６３、６５によって測定される。図３に線図的に示すように、測定システム３９の静止部５１、５３、５５、及び他の移動部７１、７３、７５はリソグラフ装置の基準フレーム８９に固定されているが、この基準フレーム８９は動的絶縁装置９５によって機械フレーム８５から動的に絶縁されている。上に説明し図３に線図的に示したように、リソグラフ装置の投影システム３も基準フレーム８９に固定されている。上に説明したように、駆動ユニット２１、及び他の駆動ユニット３１の反力、及び床振動によって機械フレーム８５内に発生する機械的振動は基準フレーム８９に伝わらず、従って基準フレーム８９は反力、及び床振動によって発生する機械的振動を受けることがない。測定システム３９の静止部５１、５３、５５、及び他の静止部７１、７３、７５、及び投影システム３は基準フレーム８９に固定されているから、静止部５１、５３、５５、及び他の静止部７１、７３、７５は投影システム３に対する基準位置を正確に画成し、この基準位置は基準フレーム８９内の機械的振動によって生ずる基準フレーム８９の変形により悪影響を受けることがない。レーザ干渉計システム４１を有する測定システム３９の精度は上述の基材テーブル１とマスクテーブル５との必要な位置決め精度を得るためそれ自体十分な精度である。基準フレーム８９内の機械的振動によって生ずる基準フレーム８９の変形の結果として、投影システム３に対するレーザ干渉計システム４１の静止部５１、５３、５５、及び他の静止部７１、７３、７５の基準位置が不正確になることがあるが、上記の測定システム３９の精度はこの不正確さによって悪影響を受けない。マスクテーブル５を案内する案内部１１１、及び基材テーブル１を案内する上面１４５も基準フレーム８９に固定されているから、案内部１１１、及び上面１４５も駆動ユニット２１、及び他の駆動ユニット３１の反力、及び床振動によって生ずる機械的振動を受けることはない。このようにして、基材テーブル１、マスクテーブル５の位置決め精度、及びこの位置決め精度を達成するために必要な時間は一層改善される。
【００２９】
図７、及び図８は３個の動的絶縁装置９５のうちの１個を断面にて示す。図示の動的絶縁装置９５は取付け板１７５を具え、動的絶縁装置９５上に休止させる基準フレーム８９の主板９１の隅角部９３をこの取付け板に固定する。更に、動的絶縁装置９５にハウジング１７７を設け、このハウジングを機械フレーム８５のベース８３に固定する。Ｚ方向に平行に指向する連結ロッド１７９を介して取付け板１７５を中間板１８１に連結する。３個の平行引張りロッド１８５によって円筒容器１８３内に中間板１８１を懸垂させる。図７では唯１個の引張りロッド１８５のみが見えており、図８では３個の全ての引張りロッド１８５が見えている。ハウジング１７７の円筒室１８７内に同心に円筒容器１８３を位置させる。円筒容器１８３と円筒室１８７との間にある空間１８９は空気ばね１９１の一部を形成しており、供給弁１９３を通じて圧縮空気で充填されている。円筒容器１８３の第１部分１９７と第２部分１９９との間、及びハウジング１７７の第１部分２０１と第２部分２０３との間に固定された環状可撓性ゴム隔膜１９５によって空間１８９をシールする。従って、基準フレーム８９、及びこの基準フレーム８９によって支持されるリソグラフ装置の構成部分は３個の動的絶縁装置９５の空間１８９内の圧縮空気によってＺ方向に平行な方向に支持されており、円筒容器１８３、従って基準フレーム８９は隔膜１９５の可撓性の結果として円筒室１８７に対する運動の或る自由度を有する。３個の動的絶縁装置９５の空気ばね１９１により、また基準フレーム８９、及びこの基準フレーム８９によって支持されるリソグラフ装置の構成部により形成されている質量ばねシステムが例えば３Ｈｚのような比較的低い共振周波数を有するようになるような剛性を空気ばね１９１が有する。このようにして、例えば１０Ｈｚのような或る限界値より高い周波数を有する機械的振動に関して、基準フレーム８９は機械フレーム８５から動的に絶縁されている。図７に示すように、狭い通路２０７を通じて、空間１８９を空気ばね１９１の側室２０５に連結する。この狭い通路２０７は円筒室１８７に対する円筒容器１８３の周期的運動を減衰させるダンパとして作用する。
【００３０】
更に図７、及び図８に示すように、各動的絶縁装置９５はこの動的絶縁装置９５に合体させた力アクチュエータ２０９を有する。この力アクチュエータ２０９はハウジング１７７の内壁２１３に固定された電気コイルホルダ２１１を有する。図７に示すように、このコイルホルダ２１１は図面に破線にて示したＺ方向に垂直に延びる電気コイル２１５を有する。取付け板１７５に固定された２個の磁気ヨーク２１７、２１９間にコイルホルダ２１１を配置する。更に、１対の永久磁石（２２１、２２３）、（２２５、２２７）を各ヨーク２１７、２１９に固定し、電気コイル２１５の平面に垂直になる度に、対をなす磁石（２２１、２２３）、（２２５、２２７）を反対方向に磁化させる。電流をコイル２１５に通した時、コイル２１５と磁石（２２１、２２３、２２５、２２７）とはＺ方向に平行に指向するロレンツ力を相互に作用させる。このロレンツ力の値は後に一層詳細に説明するようにリソグラフ装置の電気制御器（図示せず）によって制御される。
【００３１】
動的絶縁装置９５に合体した力アクチュエータ２０９は図９に線図的に示す力アクチュエータシステムを形成する。更に図９は基準フレーム８９と、基材テーブル１と、基準フレーム８９に対して移動可能なマスクテーブル５と、ベース８３と、３個の動的絶縁装置９５とを線図的に示す。図９は更に基準フレーム８９の基準点Ｐを示す。基材テーブル１の重心ＧS はこの基準点Ｐに対するＸ位置のＸS 、及びＹ位置のＹS を有し、マスクテーブル５の重心ＧM は基準点Ｐに対するＸ位置のＸM 、及びＹ位置のＹM を有する。上記重心ＧS 、及びＧM は半導体基材１９を有する基材テーブル１の全運動質量体の重心と、マスク２９を有するマスクテーブル５の全運動質量体の重心とをそれぞれ表している。図９に更に示すように、３個の力アクチュエータ２０９のロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3は基準フレーム８９への力の作用点を有し、基準点Ｐに対するこれ等の力の作用点の位置はそれぞれＸ位置のＸF1、ＸF2、ＸF3、及びＹ位置のＹF1、ＹF2、ＹF3である。基準フレーム８９は垂直なＺ方向に平行に基材テーブル１とマスクテーブル５とを支持しているから、基材テーブル１とマスクテーブル５とは基準フレーム８９にそれぞれ支持力ＦS とＦM とを作用させており、その値は基材テーブル１とマスクテーブル５に作用する重力の値に対応する値である。支持力ＦS 、及びＦM は基準フレーム８９に対する着力点を有し、その着力点のＸ位置、及びＹ位置は基材テーブル１、及びマスクテーブル５の重心ＧS 、及びＧM のＸ位置、及びＹ位置に対応する。半導体基材１９の露出中、基材テーブル１とマスクテーブル５とが基準フレーム８９に対し移動すると、基材テーブル１とマスクテーブル５との支持力ＦS とＦM との着力点も基準フレーム８９に対して移動する。リソグラフ装置の上記電気制御器はロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3の値を次のような関係が成立するように制御する。即ち、基準フレーム８９の基準点Ｐの周りのロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3の機械的モーメントの合計が基準点Ｐの周りの基材テーブル１とマスクテーブル５との支持力ＦS とＦM との機械的モーメントの合計に等しく、方向反対であるように制御する。
【００３２】
ＦL1＋ＦL2＋ＦL3＝ＦS ＋ＦM 
ＦL1×ＸF1＋ＦL2×ＸF2＋ＦL3×ＸF3＝ＦS ×ＸS ＋ＦM ×ＸM 
ＦL1×ＹF1＋ＦL2×ＹF2＋ＦL3×ＹF3＝ＦS ×ＹS ＋ＦM ×ＹM 
ロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3を制御するこの制御器は例えばそれ自身既知の通常の並列前送り制御ループを具える。この制御器はリソグラフ装置の位置制御システムから基材テーブル１の位置ＸS 、ＹS に関する情報、及びマスクテーブル５の位置ＸM 、ＹM に関する情報を受理するが、この受理された情報は基材テーブル１とマスクテーブル５との希望する位置に関する情報であり、基材テーブル１とマスクテーブル５との位置を制御する。また、代わりにそれ自身既知の通常のフィードバック制御ループをこの制御器に設けてもよく、この場合、この制御器はリソグラフ装置の測定システム３９から基材テーブル１の位置ＸS 、ＹS に関する情報、及びマスクテーブル５の位置ＸM 、ＹM に関する情報を受理するが、この受理された情報は基材テーブル１とマスクテーブル５との測定された位置に関する情報である、また代案として、この制御器は並列前進送り制御ループとフィードバック制御ループとを組み合わせて有していてもよい。力アクチュエータシステムのロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3は補正力を形成し、これにより基準フレーム８９に対する基材テーブル１とマスクテーブル５との重心ＧS 、ＧM の移動を補正する。ロレンツ力ＦL1、ＦL2、ＦL3と支持力ＦS 、ＦM との基準フレーム８９の基準点Ｐの周りの機械的モーメントの和は一定値と一定方向とを有するから、基材テーブル１とマスクテーブル５とは基準フレーム８９に対してほぼ一定値を有するいわゆる仮想重心をそれぞれ有する。これにより、半導体基材１９の露出中、基材テーブル１とマスクテーブル５との実際の重心ＧS とＧM との移動を基準フレーム８９が感じないようにすることができる。上述の力アクチュエータシステムが無いと、基材テーブル１、又はマスクテーブル５の移動は基準点Ｐの周りの支持力ＦS 、又はＦM の機械的モーメントの補正できない変化を生ぜしめ、その結果、基準フレーム８９は動的絶縁装置９５上で低周波の振動を行い、又は基準フレーム８９内に弾性変形、又は機械的振動が発生する。
３個の力アクチュエータ２０９を３個の動的絶縁装置９５に合体させているから、力アクチュエータシステムとリソグラフ装置とをコンパクトで簡単な構造にすることができる。更に動的絶縁装置９５を三角形に配設することによって力アクチュエータシステムの特に安定した作動を達成する。力アクチュエータシステムの補正力は専らロレンツ力から成るから、ベース８３と、機械フレーム８５とに存在する機械的振動は力アクチュエータ２０９を通じて基準フレーム８９に伝わらない。
【００３３】
上述の本発明リソグラフ装置は、駆動ユニット２１の静止部１５７、及び他の駆動ユニットの静止部１１９を支持する機械フレーム８５と、測定システム３９の静止部５１、５３、５５、及び他の静止部７１、７３、７５、投影システム３、及びマスクテーブル５、及び基材テーブル１の案内部１１１、１４５を支持する基準フレーム８９とをそれぞれ有する。このリソグラフ装置のフレーム構造を図３に線図的に示す。また、本発明はリソグラフ装置を設ける他のフレーム構造を使用することもできる、そのような代わりのフレーム構造の例を図１０Ａ〜図１０Ｄに示し、次に説明する。
【００３４】
図１０Ａは機械フレーム２３１と、動的絶縁装置２３５によって機械フレーム２３１から動的に絶縁した基準フレーム２３３とを設けた本発明リソグラフ装置２３３を線図的に示す。図１０Ａが示すように、基準フレーム２３３は測定システムの静止部５１、５３、５５、及び７１、７３、７５のみを支持している。機械フレーム２３１は投影システム３、駆動ユニット２１、３１、及びマスクテーブル５、及び基材テーブル１の案内部１１１、１４５のようなリソグラフ装置の主要構成部分を支持する。この実施例では、測定システムはマスクテーブル５に対する基材テーブル１の位置を測定する。代わりに、リソグラフ装置２２９の測定システムには基準フレーム２３３に固定された他の静止部２３７を設け、基準フレーム２３３に対する投影システム３の位置を測定する。このようにして、この測定システムは投影システムに対するマスクテーブル５の位置と、投影システム３に対する基材テーブル１の位置とを測定する。この実施例では、基材テーブル１とマスクテーブル５との重心の移動を補正する力アクチュエータシステムを基準フレーム２３３に設ける必要がない。
【００３５】
図１０Ｂは機械フレーム２４１と、動的絶縁装置２４５によって機械フレーム２４１から動的に絶縁した基準フレーム２４３とを設けた本発明リソグラフ装置２３９を線図的に示す。図１０Ｂが示すように、基準フレーム２４３は測定システムの静止部５１、５３、５５、及び７１、７３、７５のみを支持している。機械フレーム２４１はベースフレーム２４７と、いわゆる力フレーム２４９とを具え、この力フレーム２４９を他の動的絶縁装置２５１によってベースフレーム２４７から動的に絶縁する。力フレーム２４９によって駆動ユニット２１、３１の静止部１５７、１１９を支持し、ベースフレーム２４７によって投影システム３と、マスクテーブル５、及び基材テーブル１の案内部１１１及び１４５とをそれぞれ支持する。この実施例では、駆動ユニット２１、３１の反力は力フレーム２４９に伝わる。基準フレーム２４３とベースフレーム２４７とは共に上記反力によって生ずる機械的な振動と変形とから無関係である。
【００３６】
図１０Ｃは機械フレーム２５５と、動的絶縁装置２５９によって機械フレーム２５５から動的に絶縁した基準フレーム２５７とを設けた本発明リソグラフ装置２５３を線図的に示す。図１０Ｃが示すように基準フレーム２５７は測定システムの静止部５１、５３、５５、及び７１、７３、７５と、投影システム３とを支持する。機械フレーム２５５は駆動ユニット２１、３１と、マスクテーブル５、及び基材テーブル１の案内部１１１、１４５とをそれぞれ支持する。この実施例では、基材テーブル１とマスクテーブル５との重心の移動を補正する力アクチュエータシステムを基準フレーム２５７に設ける必要がない。測定システムの静止部５１、５３、５５、及び７１、７３、７５、及び投影システム３は相互の位置を正確に画成しており、従って測定システムは投影システム３に対する基材テーブル１とマスクテーブル５との位置を正確に測定する。
【００３７】
図１０Ｄは機械フレーム２６３と、動的絶縁装置２６７によって機械フレーム２６３から動的に絶縁した基準フレーム２６５とを設けた本発明リソグラフ装置２６１を線図的に示す。図１０Ｄが示すように基準フレーム２６５は測定システムの静止部５１、５３、５５、及び７１、７３、７５と、投影システム３とを支持する。機械フレーム２６３はベースフレーム２６９と、動的絶縁装置２７３によってベースフレーム２６９から動的に絶縁した力フレーム２７１とを具える。ベースフレーム２６９はマスクテーブル５、及び基材テーブル１の案内部１１１、及び１４５をそれぞれ支持し、力フレーム２７１はそれぞれの駆動ユニット２１、３１の静止部１５７、１１９を支持する。駆動ユニット２１、３１の反力は力フレーム２７１に作用するから、ベースフレーム２６９と基準フレーム２６５とは共に反力から生ずる機械的な振動、及び変形から無関係である。基材テーブル１とマスクテーブル５との重心の移動を補正する力アクチュエータシステムを基準フレーム２６５に設ける必要がない。
【００３８】
上述の本発明リソグラフ装置は半導体基材１９の露出中、基材テーブル１とマスクテーブル５とを投影システム３に対し同期して移動させる「ステップ・アンド・スキャン」原理によって作動する。しかし、本発明は投影システムに対し静止しているマスクテーブルを設ける上述した「ステップ・アンド・レピート」原理によって作動するリソグラフ装置をも包含する。本発明に包含されるこのようなリソグラフ装置は、例えばヨーロッパ特許公開第250031号から既知のマスクホルダのような、投影システム３に対し静止している通常のマスクホルダによって、上述のリソグラフ装置内の他の駆動ユニットを有するマスクテーブル５に置き換えることにより得られる。本発明によれば、「ステップ・アンド・レピート」原理によって作動するこのようなリソグラフ装置に基準フレームを設け、投影システムに対する基材テーブルの位置を測定する測定システムの静止部を基準フレームによって支持する。また、本発明によれば「ステップ・アンド・レピート」原理のリソグラフ装置の基準フレームにリソグラフ装置の投影システムを支持してもよく、又は投影システムと静止マスクホルダとを支持してもよい。この場合、基材テーブルの移動を補正する力アクチュエータシステムを基準フレームに設ける必要がない。更に、「ステップ・アンド・レピート」原理をリソグラフ装置のフレームに案内部を支持し、この案内部に沿って基材テーブルを案内してもよい。この最後の実施例において、基準フレームに対する基材テーブルの重心の移動を補正するため基準フレームに力アクチュエータシステムを設けることもできる。このような力アクチュエータシステムは基準フレームの基準点の周りに機械的モーメントを有する補正力を基準フレームに加える。この機械的モーメントの値は基材テーブルに作用する重心の基準点の周りの機械的モーメントの値に等しく方向反対である。
【００３９】
上述の本発明リソグラフ装置は集積電子半導体回路の製作に半導体基材を露出するために使用される。代わりにこのようなリソグラフ装置は基材上にマスクの映像を結ばせて、ミクロン以下の微細な寸法の構造を有する他の製品を製作するのに使用することができる。これに関連するのは集積光学システム、又は磁区メモリの導電、及び検出パターンの構造、及び液晶ディスプレイパターンである。
基材テーブル１のＸ位置、Ｙ位置、及び回転角θを測定するための３個のレーザ干渉計５７、５９、６１と、マスクテーブル５のＸ位置、Ｙ位置、及び回転角θ′を測定するための３個のレーザ干渉計７７、７９、８１とを有するレーザ干渉計システム４１を具える測定システム３９を上述のリソグラフ装置に設ける。レーザ干渉計システム４１に種々の数のレーザ干渉計を設けることができる。また、例えば、マスクテーブル５の他の駆動ユニット３１にモータを設け、このモータによりマスクテーブル５をＸ方向に平行な方向に移動させてもよい。この場合、測定システム３９の他の静止部にはマスクテーブル５のＸ位置を測定する単一のレーザ干渉計のみを設ける。レーザ干渉計システムの代わりに、基材テーブル１、及び／又はマスクテーブル５の位置を測定する例えば誘導測定システムのような他の種類のシステムを測定システムに設けてもよい。
【００４０】
上述のリソグラフ装置は物品テーブルを構成する基材テーブル１を有する位置決め装置と、基材テーブル１上に設置する半導体基材１９を露出する位置決め装置のサブシステムを共に構成している投影システム３、マスクテーブル５、及び放射源７と、駆動ユニット２１と、測定システム３９と、機械フレーム８５と、基準フレーム８９とを具える。また、物品テーブルを有する位置決め装置と、この物品テーブル上に置かれる物品を処理するサブシステムと、物品テーブルをサブシステムに対し移動させる駆動ユニットと、サブシステムに対する物品テーブルの位置を測定する測定システムとを具え、駆動ユニットの静止部を機械フレームに固定し、機械フレームから動的に絶縁された基準フレームに測定システムの静止部を固定した種類の装置も本発明に包含される。例えば、物品、又は材料を測定システム、又は走査システムに対し正確に位置決め、又は移動させて、物品、又は材料を分析し、又は測定する装置である。本発明位置決め装置の他の用途は例えばミクロン以下の範囲の精度で工作物、例えばレンズを機械加工できる例えば精密工作機械である。この場合、本発明位置決め装置の駆動ユニットは回転工具に対する工作物の位置決めのため、又は回転する工作物に対する工具の位置決めのため使用される。従って、請求の範囲、及び説明中に記載した「物品処理用サブシステム」の語は物品を機械加工する機械加工システムだけでなく、サブシステムと処理すべき物品との間に機械的接触、又は物理的接触が存在しない測定システム、走査システム、又は露出システムをも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明リソグラフ装置を示す。
【図２】図１のリソグラフ装置の線図である。
【図３】図１のリソグラフ装置の機械フレームと基準フレームとの線図である。
【図４】図１のリソグラフ装置のベースと基材テーブルとを示す。
【図５】図４のリソグラフ装置のベースと基材テーブルとの平面図である。
【図６】図１のリソグラフ装置のマスクテーブルの平面図である。
【図７】図１のリソグラフ装置の動的絶縁装置の断面図である。
【図８】図７のVIII-VIII 線上の横断面図である。
【図９】図１のリソグラフ装置の力アクチュエータシステムを線図的に示す。
【図１０Ａ】本発明リソグラフ装置の代案としてのフレーム構造を線図的に示した図である。
【図１０Ｂ】本発明リソグラフ装置の代案としてのフレーム構造を線図的に示した図である。
【図１０Ｃ】本発明リソグラフ装置の代案としてのフレーム構造を線図的に示した図である。
【図１０Ｄ】本発明リソグラフ装置の代案としてのフレーム構造を線図的に示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  基材テーブル
３  投影システム
５  マスクテーブル
２１  駆動ユニット
３９  測定システム
５１  静止部
５３  静止部
５５  静止部
８５  機械フレーム
８９  基準フレーム
９５  動的絶縁装置
１１１  案内部
１４５  案内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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